Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.37
no.1
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pp.49-56
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2024
An automated dynamic structural analysis module stands as a crucial element within a structural integrated mitigation system. This module must deliver prompt real-time responses to enable timely actions, such as evacuation or warnings, in response to the severity posed by the structural system. The finite element method, a widely adopted approximate structural analysis approach globally, owes its popularity in part to its user-friendly nature. However, the computational efficiency and accuracy of results depend on the user-provided finite element mesh, with the number of elements and their quality playing pivotal roles. This paper introduces a computationally efficient adaptive mesh generation scheme that optimally combines the h-method of node movement and the r-method of element division for mesh refinement. Adaptive mesh generation schemes automatically create finite element meshes, and in this case, representative strain values for a given mesh are employed for error estimates. When applied to dynamic problems analyzed in the time domain, meshes need to be modified at each time step, considering a few hundred or thousand steps. The algorithm's specifics are demonstrated through a standard cantilever beam example subjected to a concentrated load at the free end. Additionally, a portal frame example showcases the generation of various robust meshes. These examples illustrate the adaptive algorithm's capability to produce robust meshes, ensuring reasonable accuracy and efficient computing time. Moreover, the study highlights the potential for the scheme's effective application in complex structural dynamic problems, such as those subjected to seismic or erratic wind loads. It also emphasizes its suitability for general nonlinear analysis problems, establishing the versatility and reliability of the proposed adaptive mesh generation scheme.
Three-dimensional Lagrangian fluid finite element is applied to seismic response analysis of an oil storage tank with a floating roof. The fluid element utilized in the present analysis is formulated based on the displacement finite element method considering only volumetric elasticity and its element stiffness matrix is derived by using one-point integration method in order to avoid volumetric locking. The method usually adds a rotational penalty stiffness to satisfy the irrotational condition for fluid motion and modifies element mass matrices through the projected mass method to suppress spurious hourglass-mode appeared in compensation for one-point integration. In the fluid element utilized in the present paper, a small hourglass stiffness is employed. The fluid and structure domains for the objective oil storage tank are modeled by eight-node solid elements and four-node shell elements, respectively, and the transient response of the floating roof structure or the free surface are evaluated by implicit direct time integration method. The results of seismic response analyses are compared with those by other method and the validation of the present analysis using three-dimensional Lagrangian fluid finite elements is shown.
Conventional compression bone fracture plates sometimes cause osteoporosis under the plate due to their high rigidity which in turn transfer physiological load mostly through the plates and screws. In order to prevent the osteopenia we have designed a system which have a viscoelastic washer between plate and screw head. The washer is made of a biocompatible ploymer (untra high molecular weight polyethylene, UHMWPE). Three-dimensional finite element meshes of the human femur with the conventional and new concept bone plate ere generated and the comparative stress analyses are performed with static half-stance loading condition. The results of analyses showed that could reduce the stress shielding effect compared with the conventional plate.
Park, Jong-Sup;Lee, Son-Ho;Yoon, Ki-Young;Park, Jeong-Ung;Kim, Snag-Seup
한국방재학회:학술대회논문집
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2007.02a
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pp.437-440
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2007
Design equations for calculating the lateral-torsional buckling moment resistances of I-section beams with continuous lateral top-flange bracing subjected to several loading conditions are investigated based on elastic finite-element analyses. The equations presented in this study are compared with current moment gradient modifiers presented by other researchers and specifications. The equation suggested in the SSRC Guides(1998) has a good agreement with the results of finite-element analyses. The moment gradient correction factors proposed in the SSRC Guides(1998) should be easily used to calculate the lateral-torsional buckling moment resistance of I-beams with continuous lateral top-flange bracing.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2002.05a
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pp.13-16
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2002
In this research, the design methods of the rocket joint parts were suggested. In the first section, nonlinear finite element analyses for joint parts of a composite pressure tank were performed. In the analyses, the detailed finite element modeling was performed and complex boundary conditions(contact problem, clamping force) were considered. Secondly, several guidelines for the design of joint parts were suggested. The parametric study for geometric design variables was peformed. Finally, the parametric study result was categorized for the multi-Joint part design of the axi-symmetric composite structure.
Structural and dynamic analyses of inducer and impeller for an oxidizer turbopump are peformed to investigate the safety level of strength and vibration at a design point. Due to high rotational speed of turbopump, effects of centrifugal forces are carefully considered in the structural analysis. Hydrodynamic pressure is also considered as an external force applied to inducer and impeller blades. A three-dimensional Finite Element Method (FEM) is used for linear and nonlinear structural analyses with modified Newton-Raphson iteration method. After the nonlinear trim solution is obtained from the structural analysis, dynamic characteristics are obtained as a function of rotational speed from the linearized eigenvalue analysis at an equilibrium position. According to the results of numerical analysis, the safety margins of strength and vibration resonances are sufficient enough for safe operation within the requited life cycle.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.1
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pp.55-63
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1993
Finite element analyses are conducted with stochastic elastic moduli when truss structures are subjected to static loads of a deterministic nature. Stochastic stiffness matrix is derived from stochastic shape functions and numerical analyses are performed within the framework of the Monte Carlo method. Analysis methods are verified for the space truss and applied to cable stayed bridge for determining the cable force.
In general, major components of nuclear power plant have been evaluated based on 2-dimensional design codes conservatively. However, more exact assessment is necessary for continued operation beyond the design life. In this paper, 3-dimensional stress and fatigue analyses reflecting full geometry and monitored operating condition of reactor pressure vessel have been carried out. The analyses results showed that conservatism of current 2-dimensional evaluation based on design transient. Therefore, it is anticipated that the schemes developed from this research such as 3-dimensional finite element modeling, stress analysis and fatigue analysis related techniques can be utilized as fundamental tools for exact lifetime evaluation and license renewal of major nuclear components.
This paper has established the strength evaluation procedure of the bogie frame for the Korean tilting train that is being developed in KRRI, In order to establish the strength evaluation procedure, firstly, the loading conditions imposed on the tilting train were investigated. In addition, the static and fatigue strength of the bogie frame has been evaluated. In order to derive the dynamic loads according to the carbody tilting, the load redistribution effect by carbody tilting, the unbalanced lateral acceleration effect by high-speed curving and the tilting actuator force effect have been considered. Multi-body dynamic analyses have been carried out to evaluate the tilting load cases and the strength analysis has been performed by finite element analyses. From this study, the structural safety of the bogie frame could be ensured.
This paper presents plastic limit loads and approximate J-integral estimates for circumferential part-through surface crack at the interface between elbows and pipes. Based on finite element limit analyses using elastic-perfectly plastic materials, plastic limit moments under in-plane bending are obtained and it is found that they are similar those for circumferential part-through surface cracks in the center of elbow. Based on present FE results, closed-form limit load solutions are proposed. Welds are not explicitly considered and all materials are assumed to be homogeneous. And the method to estimate the elastic-plastic J-integral for circumferential part-through surface cracks at the interface between elbows and straight pipes is proposed based on the reference stress approach, which was compared with corresponding solutions for straight pipes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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